A. | 若h足夠大,金屬棒最終勻速下落 | |
B. | 金屬棒運(yùn)動到地面時,電容器儲存的電荷量為mgh | |
C. | 金屬棒做勻加速運(yùn)動,加速度為mgmg+C2B2L2 | |
D. | 金屬棒運(yùn)動到地面時,電容器儲存的電勢能為mghCB2L2m+CB2L2 |
分析 由左手定則來確定安培力的方向,并求出安培力的大小;借助于I=△Q△t、a=△v△t及牛頓第二定律來求出加速度的表達(dá)式,分析金屬棒的運(yùn)動情況.金屬棒的重力勢能轉(zhuǎn)化為金屬棒的動能與電容器中的電勢能.
解答 解:A、設(shè)金屬棒的速度大小為v時,經(jīng)歷的時間為t,通過金屬棒的電流為i,產(chǎn)生的電動勢為:e=BLv
金屬棒受到的安培力方向沿導(dǎo)軌向上,大小為:F=BLi
設(shè)在時間間隔(t,t+△t )內(nèi)流經(jīng)金屬棒的電荷量為△Q,則△Q=C△U=C•△e
按電流的定義有:i=△Q△t,△Q也是平行板電容器極板在時間間隔△t內(nèi)增加的電荷量,
在△t內(nèi)金屬棒的速度變化量為△v,由加速度的定義有:a=△v△t
金屬棒在時刻t的加速度方向向下,設(shè)其大小為a,根據(jù)牛頓第二定律有:mg-F=ma
聯(lián)立上此式可得:a=mgm+CB2L2.則知加速度a為定值,金屬棒做勻加速運(yùn)動,且加速度為 mgm+CB2L2.故A、C錯誤;
B、金屬棒下降h后的速度為 v0=√2ah
電容器板間電壓 U=BLv0=BL√2ah
電容器儲存的電荷量為 Q=CU=CBL√2ah=CBL√2mghm+CB2L2,故B錯誤.
D、金屬棒運(yùn)動到地面時,金屬棒的動能:EK=12mv20=mah
金屬棒的重力勢能轉(zhuǎn)化為金屬棒的動能與電容器中的電勢能,所以金屬棒運(yùn)動到地面時,電容器儲存的電勢能:
EP=mgh-EK=mghCB2L2m+CB2L2.故D正確.
故選:D
點(diǎn)評 本題關(guān)鍵采用微元法分析金屬棒的加速度,切入點(diǎn)是加速度的定義式,再應(yīng)用牛頓第二定律、勻變速運(yùn)動的速度公式、E=BLv即可正確解題.
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科目:高中物理 來源: 題型:多選題
A. | 加速度是表示速度的物理量 | |
B. | 加速度是表示速度變化的物理量 | |
C. | 加速度是表示速度變化快慢的物理量 | |
D. | 運(yùn)動物體的加速度與速度沒有聯(lián)系 |
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科目:高中物理 來源: 題型:解答題
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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題
A. | 位移與路程有時是相同的 | |
B. | 位移描述直線運(yùn)動,路程描述曲線運(yùn)動 | |
C. | 田徑運(yùn)動會上田賽項(xiàng)目測量的是位移的大小 | |
D. | 出租車司機(jī)是按位移收費(fèi)的 |
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科目:高中物理 來源: 題型:填空題
d1 | d2 | d3 | d4 | d5 | d6 | |
間距(cm) | 0.68 | 1.86 | 3.55 | 5.76 | 8.46 | 11.65 |
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科目:高中物理 來源: 題型:填空題
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科目:高中物理 來源: 題型:解答題
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科目:高中物理 來源: 題型:解答題
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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題
A. | 4 s內(nèi)物體在做曲線運(yùn)動 | |
B. | 4 s內(nèi)物體的速度一直在減小 | |
C. | 物體的加速度在2.5 s時方向改變 | |
D. | 4 s內(nèi)物體速度的變化量的大小為8 m/s |
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